《钻柱转换接头》标准技术指标研究

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1、《钻柱转换接头》标准技术指标研究　　摘要钻柱转换接头是钻柱组合中不可缺少的重要组成部分，往往应用于下部钻柱以连接不同类型、不同尺寸或不同螺纹的钻具，也是钻具失效事故的多发点。本文对2012年版和2002年版的钻柱转换接头标准的技术性能指标进行了详细的分析和对照，分析了两版标准技术性能指标的差异和修订的原因，从而为新标准的解读和应用提供了参考和指导。关键词钻柱；转换接头；标准；技术指标中图分类号TE24文献标识码A文章编号1674-6708（2013）95-0108-020引言6钻柱转换接头是钻柱组合中不可缺少的重要组

2、成部分，往往应用于下部钻柱以连接不同类型、不同尺寸或不同螺纹的钻具，也是钻具失效事故的多发点。虽然钻柱转换接头发生失效案例的绝对数值较小，但其相对比例值却很高，尤其是在深井、超深井、水平井以及复杂工艺井的勘探开发过程中。同时，由于钻柱转换接头往往位于钻柱组合的下部，一旦发生井下断裂失效事故，打捞成本和打捞难度明显高于上部钻具，往往造成巨大的经济损失。如塔里木油田一口超深井在2010年钻探过程中发生一起钻柱转换接头断裂失效事故，处理由此带来的落鱼打捞和井下复杂共花费3000多小时，造成直接经济损失上千万元。鉴于钻柱转换

3、接头的安全可靠性在钻柱组合中的重要地位和作用，而前版的钻柱转换接头行业标准是2000年起草皮，2002正式生效，距今已有10年，在这10年里，国内外钻柱转换接头所使用的材料的冶炼工艺，纯净度以及接头的制造工艺等都得到了明显的提高，同时，国内的钻井新技术和钻井工艺在这10年也得到了飞速发展和应用。如水平井钻井、垂直钻井、欠平衡钻井等，这些新技术和新工艺的采用，使整个钻柱的受力情况更高严酷和恶劣，处于钻柱下部的转换接头的受力也相应的更加严酷和恶劣，对接头的各项性能指标也提出了新的要求。中国石油集团石油管工程技术研究院科研

4、技术人员结合钻柱转换接头近几年的失效情况、材料性能情况和制造工艺的发展水平，在参考了最新的钻杆和钻铤标准中对材料性能的要求的基础上，提出了对在用的2002版钻柱转换接头进行修订的征求意见稿，经过石油管材专业标准委员会组织的多次审查会议和对标准的反复修改，最终形成了2012版的钻柱转换接头新标准。为了对该标准进行有效地解读和理解，本文对两个版本中的关键技术点进行简要说明。1修订原则62012版钻柱转换接头标准是在2002年版的基础上进行的修订，主要是依据的是转换接头的失效形式、工作环境、受力情况，再结合目前已掌握的国内

5、外该类产品的材料性能情况和相关类钻具产品标准中的材料性能指标情况，从而对原标准中没有要求的技术条款而又影响产品使用寿命的性能指标进行了补充，对已有的一些技术要求进行了修订。2修订的具体技术指标2.1规范性引用文件2002版钻柱转换接头中的部分引用文件，由于旧标准的废除，新标准的变更等因素，原有的引用标准中的一些标准已经废止或更新，因此，在新版的2012版标准中进行了修改。如删除了SY/T5290《石油钻杆接头》，GB/T5293.1《石油钻杆接头螺纹》。新增加了SY/T5561《摩擦焊接钻杆》，GB/T22512.2

6、旋转台肩式螺纹连接加工与测量。2.2尺寸规格6在新版的2012版标准第4章“尺寸规格”中增加了几节，分别是4.4“螺纹接头应力释放结构”（图1），4.5“螺纹齿底的冷滚压”，4.6“螺纹抗粘扣处理和密封台肩”和4.7“低扭矩结构”（图2）。大量转换接头失效的案例说明了转换接头的失效部位主要集中在接头的螺纹部位，螺纹粘扣、刺漏和断裂是转换接头最常见的失效形式，增加的这几节，可以有效地改进螺纹面的抗粘扣性能，优化螺纹部位的应力分布，减少螺纹承受的最大等效应力值，从而可有效地提高接头的使用寿命，减少和避免转换接头井下失效事

7、故的发生。同时，这些有效的措施在APISPEC7-1中对转换接头也有相应的条款规定。在对比分析了相关标准中钻杆接头和钻铤对强度和硬度的性能指标与2002版钻柱转换接头对材料的强度和硬度的性能指标情况后，分析认为钻杆接头的性能指标更科学合理，因此，在2012版标准中对转换接头材料的屈服强度和硬度值进行了修改。6材料的冲击韧性是关系钻具发生脆性断裂、疲劳裂纹萌生和扩展和重要指标，也是影响钻具使用寿命，尤其是疲劳寿命的重要因素，大量的理论研究成果和钻具失效案例分析都证实了这一点。因此，最新版的国内外钻具标准都增加或提高了对

8、材料冲击韧性指标的要求。由于材料韧性的提高与制造成本有一定的直接关系，在满足强度不变的情况下，增加材料的韧性将相应地导致制造成本的增加，如添加一些细化晶粒的合金元素，改进热处理工艺等。因为转换接头会在所有的钻柱组合中应用，对不同工况、环境的钻探作业，钻柱组合不同，受力情况也不同，高韧性的转换接头并不适用于所有井的钻柱组合。按照安全、经济和合理的